Werkstoffkunde II Kunststoffe
Kunststoffe
Kunststoffe
Welche Besonderheiten weisen Composites auf und wo werden sie eingesetzt?
(Compos ites = zus amm enges etztes) Besonderheiten:
Sie bestehen aus PMMA u. mindestens 50% Füllstoffen (die die negativen Eigenschaften des PMMA ausgleichen sollen)
sie sind lichtdurchlässig
(Composites werden vorwiegend im Munde als Füllungsmaterial bzw. als Kle ber für Keramikinlays und Vollkeramikkronen eingesetzt.)
Was sind Autopolymerisate u. wo werden sie eingesetzt?
Autopolymerisate sind Chemopolymerisate, die ohne Energiezufuhr aushärten. Sie besitzen eine hohe Zahl von Akkzelleratoren.
Warum werden Kaltpolymerisate unter Druck polymerisiert?
Bei der Kaltpolymerisation ist keine Aufheizung auf 100°C wie bei der Heißpolymerisation erforderlich. Deshalb findet bei der Kaltpolymerisation auch keine Abkühlungsschrumpfung der Gipsform und des Kunststoffes statt. Weitere Vorteile der Kaltpolymerisation sind:
- Kürzere Polymerisationszeit
- Die Gefahr einer Wasserschädigung des Kunststoffes ist sehr gering - Um den Siedepunkt des Monomers heraufzusetzen
Warum haben Prothesenbasen aus Heißpolymerisaten eine schlechtere Paßform als Prothesenbasen aus Kaltpolymerisaten?
Neben der Polymerisationsschrumpfung tritt bei den Heißpolymerisaten noch eine thermische Kontraktion beim Abkühlen der Küvette ein
Warum haben Heißpolymerisate eine geringere Polymerisationskontraktion als Kaltpolymerisate?
Heißpolymerisate werden mit weniger Monomer angeteigt. Dadurch kann auch weniger Monomer schrumpfen.
Erkläre den Begriff Residualmonomer (Restmonomer) und wo tritt er auf?
Grundsätzlich verbleibt Restmonomer nach erfolgter Polymerisation im Kunststoff .Er tritt erhöht bei fehlerhaft polymerisierten Werkstücken auf.
Eine Ursache für einen hohen Restmonomeranteil kann ein zu hoher Anteil von Monomer beim Anteigen sein. Restmonomer kann jedoch durch nachpolymerisieren oder durch Lagerung im Wasserbad (24 Stunden) verringert werden.
Was bedeutet: Ein Heißpolymerisat hat einen Polymerisatiosgrad von 3000?
Der Polymerisationsgrad gibt an wie viele Grundmoleküle sich zu einem Makromolekül zusammengeschlossen haben. Bei einem Polymerisationsgrad 3000 haben sich 3000 Grundmoleküle zu einem Makromolekül zusammengeschlossen.
Wie kann der Polymerisatiosgrad im Labor gesteuert werden?
hohe Temperaturen (bzw. starkes Licht oder hoher Druck):
- hohe Reaktionsgeschwindigkeit = niedriger Polymerisationsgrad
niedrige Temperaturen (bzw. schwaches Licht oder geringer Druck):
- geringe Polymerisationsgeschwindigkeit =hoher Polymerisationsgrad
Wenn man bei einem Heißpolymerisat mit niedriger Temperatur beginnt, öffnen sich wenige Doppelbindungen - die Ketten werden dadurch länger
Welchen Vorteil für das Endprodukt hat ein hoher Polymerisationsgrad?
Die Physikalischen Eigenschaften sind besser: je länger die Makromoleküle sind, desto mehr sind diese ineinander verschlungen
Der Kunststoff wird dadurch stabiler /widerstandsfähiger gegen mechanische Beanspruchung
Was versteht man unter dem Begriff Polymerisationskeim?
Nach der Startreaktion entstandene Grundmoleküle haben an ihren Enden freie Radikale, sogenannte Grundradikale. Grundradikale nennt man auch Polymerisationskeime . Die Anzahl der Polymerisationskeime hängt ab von der Stärke der Energiezufuhr ab (Wärme, Druck, ultraviolettes Licht).
Erkläre den Begriff Polymerisationskontraktion. Von welchen Faktoren ist sie abhängig?
Polymerisations kontraktion :
Unter Polymerisationskontraktion versteht man die Volumenabnahme bei der Polymerisation. Die Polymerisationskontraktion ist eine Folge der Zusammenlagerung von Einzelmolekülen zu Makromolekülen. Die entstandenen Riesenmoleküle nehmen weniger Raum ein als die einzelnen Grundmoleküle. (Dichte Monomer 0,96 g/cm3, Dichte Polymer 1,2 g/m3)Die Volumenabnahme entsteht hauptsächlich dann, wenn
- der Kunststoffteig einen Überschuß an Monomer enthält.
Was versteht man unter a) thermoplastischer b) chemoplastischer Verarbeitung von Dentalkunststoffen?
Thermoplastische Verarbeitungsverfahren
Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine Plastifizierung des Polymers durch Wärmezufuhr, die so weit geht, daß das Material zähflüssig in eine Form gedrückt werden kann. Temperatur und Verarbeitung nach Hersteller Angaben.
Beschreiben Sie kurz folgende Verarbeitungsverfahren Spritzguß
Spritzguss
Granuliertes Material wird in einem Zylinder, der von einer Heizspirale umgeben ist plastifiziert und unter hohem Druck innerhalb kürzester Zeit in die Hohlform gespritzt.(Spezialküvette)
Abkühlung und Härtung unter Druck innerhalb der Küvette
Material : Modifiziertes PMMA (Polyan)
Beschreiben Sie kurz folgende Verarbeitungsverfahren Stopf-PreßVerfahren
Stopf-Preß-Verfahren
Nach Herstellerangaben angemischter Kunststoffteig wird in den entstandenen Hohlraum der Küvette gelegt und man verdichtet ihn durch Druck (hydraulische Küvettenpresse). Wenn eine Polyethylenfolie zwischen beide Küvettenhälften gebracht wird, kann eine Zwischenpressung erfolgen. Nach dem Preßvorgang bügelt man die Küvette in einem Spannrahmen ein und polymerisiert den Kunststoff im Wasserbad. Das Prinzip ist sowohl für Prothesenbasen als auch für Kunststoffverblendungen von Kronen und Brücken (veraltet) gleich.
Beschreiben Sie kurz folgende Verarbeitungsverfahren : lnjektionsverfahren (chemopl.)
Injektions verfahren (Nachpreßinjektortechnik)
Bei einem Injektionsverfahren mit Heiß- oder Kaltpolymerisat wird die Mischung von Monomer und Polymer in die geschlossene Küvette durch Kanäle eingedrückt. Es ist ein entsprechendes Nachfüllreservoir vorhanden, das so lange plastisch bleibt, bis die Prothese vollständig polymerisiert ist. Da es unter ständigem Druck steht, wird die Schrumpfung während der Polymerisation durch nachgeführtes Material ausgeglichen. Dies wäre nicht möglich, wenn zuerst die Bereiche um die Einspritzkanäle polymerisieren würden.
- Beschreiben Sie kurz folgende Verarbeitungsverfahren : Gießverfahren (Fertigstellung Modellguss )
Gießverfahren
Als Gießverfahren ist das zur Komplettierung von Modellgußprothesen vielfach angewendete Einfüllen eines kaltpolymerisierenden Basiskunststoffs in einen Vorwall aus Gips oder Hartsilikon zu betrachten. Für die Startreaktion ist im Drucktopf Wasser von ca. 40 0C notwendig. Eine nähere Beschreibung des Vorgangs erübrigt sich, da das Verfahren allgemein bekannt sein dürfte.
Welche Vorteile hat die Naß-Druck-Polymerisation gegenüber der Polymerisation bei Atmosphärendruck?
- Bessere Verdichtung des Werkstoffes
- Größere Homogenität u. Porenlosigkeit u. Festigkeit
- Hoher Druck erhöht den Siedepunkt des Monomers, dadurch werden Siedeblasen vermieden
- Kontraktionslunker können nicht entstehen
- Wasser dient als Überträger von gleichmäßiger Wärmeenergie auf den Kunststoff
Welche Auswirkung auf die Eigenschaft des Wachses hat ein hoher Anteil an Kolophonium? Warum enthalten Klebewachse einen hohen Anteil an Kolophonium?
Bewirkt Zähigkeit, Sprödigkeit, Klebrigkeit und erhöht den Erweichungspunkt.
Klebewachs muß sehr hart , spröde sein damit gut hält und man einen Bruch gut sieht.
Beschreiben Sie das Expansions- und das Kontraktionsverhalten von Wachsen. Welche Konsequenz für den Umgang mit Wachsen ziehen Sie aus dem Verhalten?
Je höher die Verarbeitungstemperatur des Wachses desto größer die Kontraktion beim Abkühlen. Zur vermeidung von Spannungen Wachse bei möglichst niedriger gleichbleibender Temperatur verarbeiten, zB. Elek.Wachsmesser oder Wachskonstanter
Beschreiben Sie zwei Möglichkeiten, wie Spannungen innerhalb der Wachsmodellation entstehen können. Wie können diese Spannungen vermieden werden?
Bei Plastischer Verformung
Wird Wachs erwärmt sind seine Molkeküle gegeneinander verschieblich. Es entstehen Spannungen.Der ausgleich der Spannungen ist Zeit und Temperatur abhängig.
Bei Formung aus der Schmelze
Das Wachs kann auch durch die Form der modellation an der Kontraktion gehindert werden zB. durch den Zahnstumpf in zirkulärer Richtung. Dadurch können Spannungen entstehen die eine Kontraktion der Krone nach dem Abhaben bewirken kann.
Definieren Sie den Begriff Kunststoffe.
Kunststoffe entstehen synthetisch oder durch Abwandlung vorhandener organischer Naturstoffe
Beschreiben Sie die möglichen Bindungsverhältnisse zwischen C-Atomen innerhalb einer Kohlenstoffkette. Geben Sie zu jeder Bindungsmöglichkeit ein konkretes Beispiel mit Namen, Summen- und Strukturformel der Verbindung an.
- Einfach-, Doppel- und Dreifachbindung ,
- Ethan, Ethen und Ethin
- C2H6, C2H4, C2H2
Unterscheiden Sie in diesem Zusammenhang zwischen "gesättigten" und "ungesättigten" Verbindungen
Bei gesättigten Verbindungen sind die Kohlenstoffatome durch Einfach-Bindungen miteinander verbunden. Sie besitzen eine maximal mögliche Anzahl von Wasserstoffatomen
Bei ungesättigten Verbindungen sind die Kohlenstoffatome Doppel-, oder Dreifachbindung miteinander verbunden, die Anzahl der Wasserstoffatome ist entsprechend reduziert.
Kunststoffe sind aus Makromolekülen, die auf unterschiedliche Weise entstehen können, aufgebaut. Erläutern Sie die drei möglichen Reaktionsmechanismen (Polymerisation, Polyaddition und Polykondensation). Geben Sie jeweils ein Beispiel, wo diese Verfahrensweisen in der Zahntechnik eingesetzt werden.
Polymerisation
Verkettung von gleichen Grundmolekühlen zu einem Makromolekühl. Keine Nebenprodukte.
PVC, PE, PP
Polyaddition
kettenförmige Zusammenlagerung von wenigstens 2 verschiedenen Grundprodukten zu einem Makromolekühl. Ohne abspaltung von Nebenprodukten
Polyurethane / Epoxidharze
Polykondensation
kettenförmige zusammenlagerung von verschiedenen Grundmolekühlen zu einem Makromolekül, wobei Nebenprodukte abgeschieden werden.
PA, PES
Strukturformel Capronsäure (Hexansäure)
Capronsäure (Hexansäure)
C5H11COOH
Strukturformel Ethanol
Ethanol
Strukturformel Methacrylsäuremethylesther (MMA)
Methacrylsäuremethylesther (MMA)
Summenformel: C5H8O2
Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen Polymerisationsgrad und Polymerisationstemperatur.
Bei hohen Starttemperaturen haben wir einen geringen Polymerisationsgrad und umgekehrt.
Wie verläuft grundsätzlich die Abgabe des Restmonomers bei Kaltpolymerisaten und wie ist dieser Tatsache bei der Herstellung von Prothesen Rechnung zu tragen?
Die Abgabe des sogenannten „Residualmonomers“ erfolgt zeitnah nach der Polymerisation. In den ersten 24 Stunden ist die Reduzierung des Restmonomeranteils am höchsten, wenn die Prothese in lauwarmem Wasser gelagert wird.
Die in der Zahntechnik eingesetzten Kunststoffe werden zu großen Teilen den sogenannten Thermoplasten zugerechnet. In welcher Weise ist dieser Tatsache beim Polieren Rechnung zu tragen?
Die Oberflächenglättung und –Verdichtung sollte nur mit ausreichender Kühlung, wenig Druck und geringer Umdrehungszahl vorgenommen werden, da sich sonst die Prothese verformen kann.
- Das Kettenwachstum ist ein exothermer Vorgang. Erläutern Sie anschaulich, warum beim Übergang von Monomer in Polymer Wärme entsteht.
Beim Einbau in die Kette, geben die Monomermoleküle ihre Bewegungsenergie in Form von Wärme ab.
Abformsilikone kommen als Polykondensate oder als Polyaddukte vor. Erläutern Sie die Unterschiede für den Laboralltag.
Polykondensate sind hydrophil, sie müssen innerhalb von 24 Stunden ausgegossen werden, da sie sonst quellen. Polyaddukte nehmen kein Wasser auf, müssen aber vor dem Ausgießen mit einem Oberflächenentspanner behandelt werden.
- Erläutern Sie den Begriff GERICHTETE POLYMERISATION am Beispiel des SR Ivocap Systems. ( Skizze !!)
Das SR Ivocap System basiert auf der gerichteten Polymerisation, welche an den Frontzähnen beginnt und sich dann bis zur A Linie entwickelt. Die Schrumpfung kann ausgeglichen werden, da immer weiter Kunststoffbrei nachgespritzt wird.
Warum Butan als Flüssiggas bezeichnet, obwohl es doch bei Raumtemperatur gasförmig ist?
Butan ist das bei Raumtemperatur schwerste Gas; es reicht geringer Druck aus, um es in den flüssigen Zustand zu überführen.
Stellen Sie zeichnerisch den Methacrylsäuremethylesther als Strukturformel dar.
Methacrylsäuremethylesther
Nennen Sie die 5 Polymerisationsregler und geben Sie an, wo jeweils diese Polymerisationsregler untergebracht sind. ( Monomer oder Polymer)
Moderatoren = Monomer
Inhibitoren = Monomer
Aktivatoren = Polymer
Akzeleratoren = Polymer
Stabilisatoren = Monomer
Warum wird in der Kieferorthopädie als Kunststoff häufig Orthocryl eingesetzt?
Aufgrund seiner großen Oberfläche ist das Orthocryl für die Streutechnik optimal geeignet, bzw. sogar für diese Technik entwickelt worden. Es entsteht ein standfester Brei, der nur wenig Tendenz besitzt, zu verlaufen.
Nennen Sie 4 Gründe für die Beendigung der Polymerisation.
- Kein oder nahezu kein Monomer mehr vorhanden
- Starke Abkühlung
- Ringschluß der Ketten
- Kettenende wird durch freien Wasserstoff gebildet
Was sind Composite und wo werden sie eingesetzt?
Composite sind mineralisch gefüllte Kunststoffe, die als Füllungsmaterial im Seitenzahnbereich ihren Einsatz finden.
Welchen inneren Aufbau zeigen Kunststoffe?
Kunststoffe bestehen aus langen Ketten und zeigen einen amorphen (gestaltlosen) Aufbau. Sie haben Primär- und Sekundärverbindungen.
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Lernkarten
Erkläre den Begriff Residualmonomer (Restmonomer) und wo tritt er auf?
Grundsätzlich verbleibt Restmonomer nach erfolgter Polymerisation im Kunststoff .Er tritt erhöht bei fehlerhaft polymerisierten Werkstücken auf.
Eine Ursache für einen hohen Restmonomeranteil kann ein zu hoher Anteil von Monomer beim Anteigen sein. Restmonomer kann jedoch durch nachpolymerisieren oder durch Lagerung im Wasserbad (24 Stunden) verringert werden.
Was bedeutet: Ein Heißpolymerisat hat einen Polymerisatiosgrad von 3000?
Der Polymerisationsgrad gibt an wie viele Grundmoleküle sich zu einem Makromolekül zusammengeschlossen haben. Bei einem Polymerisationsgrad 3000 haben sich 3000 Grundmoleküle zu einem Makromolekül zusammengeschlossen.
Wie kann der Polymerisatiosgrad im Labor gesteuert werden?
hohe Temperaturen (bzw. starkes Licht oder hoher Druck):
- hohe Reaktionsgeschwindigkeit = niedriger Polymerisationsgrad
niedrige Temperaturen (bzw. schwaches Licht oder geringer Druck):
- geringe Polymerisationsgeschwindigkeit =hoher Polymerisationsgrad
Wenn man bei einem Heißpolymerisat mit niedriger Temperatur beginnt, öffnen sich wenige Doppelbindungen - die Ketten werden dadurch länger
Welchen Vorteil für das Endprodukt hat ein hoher Polymerisationsgrad?
Die Physikalischen Eigenschaften sind besser: je länger die Makromoleküle sind, desto mehr sind diese ineinander verschlungen
Der Kunststoff wird dadurch stabiler /widerstandsfähiger gegen mechanische Beanspruchung
Was versteht man unter dem Begriff Polymerisationskeim?
Nach der Startreaktion entstandene Grundmoleküle haben an ihren Enden freie Radikale, sogenannte Grundradikale. Grundradikale nennt man auch Polymerisationskeime . Die Anzahl der Polymerisationskeime hängt ab von der Stärke der Energiezufuhr ab (Wärme, Druck, ultraviolettes Licht).
Erkläre den Begriff Polymerisationskontraktion. Von welchen Faktoren ist sie abhängig?
Polymerisations kontraktion :
Unter Polymerisationskontraktion versteht man die Volumenabnahme bei der Polymerisation. Die Polymerisationskontraktion ist eine Folge der Zusammenlagerung von Einzelmolekülen zu Makromolekülen. Die entstandenen Riesenmoleküle nehmen weniger Raum ein als die einzelnen Grundmoleküle. (Dichte Monomer 0,96 g/cm3, Dichte Polymer 1,2 g/m3)Die Volumenabnahme entsteht hauptsächlich dann, wenn
- der Kunststoffteig einen Überschuß an Monomer enthält.
Was versteht man unter a) thermoplastischer b) chemoplastischer Verarbeitung von Dentalkunststoffen?
Thermoplastische Verarbeitungsverfahren
Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine Plastifizierung des Polymers durch Wärmezufuhr, die so weit geht, daß das Material zähflüssig in eine Form gedrückt werden kann. Temperatur und Verarbeitung nach Hersteller Angaben.
Beschreiben Sie kurz folgende Verarbeitungsverfahren Spritzguß
Spritzguss
Granuliertes Material wird in einem Zylinder, der von einer Heizspirale umgeben ist plastifiziert und unter hohem Druck innerhalb kürzester Zeit in die Hohlform gespritzt.(Spezialküvette)
Abkühlung und Härtung unter Druck innerhalb der Küvette
Material : Modifiziertes PMMA (Polyan)
Beschreiben Sie kurz folgende Verarbeitungsverfahren Stopf-PreßVerfahren
Stopf-Preß-Verfahren
Nach Herstellerangaben angemischter Kunststoffteig wird in den entstandenen Hohlraum der Küvette gelegt und man verdichtet ihn durch Druck (hydraulische Küvettenpresse). Wenn eine Polyethylenfolie zwischen beide Küvettenhälften gebracht wird, kann eine Zwischenpressung erfolgen. Nach dem Preßvorgang bügelt man die Küvette in einem Spannrahmen ein und polymerisiert den Kunststoff im Wasserbad. Das Prinzip ist sowohl für Prothesenbasen als auch für Kunststoffverblendungen von Kronen und Brücken (veraltet) gleich.
Beschreiben Sie kurz folgende Verarbeitungsverfahren : lnjektionsverfahren (chemopl.)
Injektions verfahren (Nachpreßinjektortechnik)
Bei einem Injektionsverfahren mit Heiß- oder Kaltpolymerisat wird die Mischung von Monomer und Polymer in die geschlossene Küvette durch Kanäle eingedrückt. Es ist ein entsprechendes Nachfüllreservoir vorhanden, das so lange plastisch bleibt, bis die Prothese vollständig polymerisiert ist. Da es unter ständigem Druck steht, wird die Schrumpfung während der Polymerisation durch nachgeführtes Material ausgeglichen. Dies wäre nicht möglich, wenn zuerst die Bereiche um die Einspritzkanäle polymerisieren würden.
- Beschreiben Sie kurz folgende Verarbeitungsverfahren : Gießverfahren (Fertigstellung Modellguss )
Gießverfahren
Als Gießverfahren ist das zur Komplettierung von Modellgußprothesen vielfach angewendete Einfüllen eines kaltpolymerisierenden Basiskunststoffs in einen Vorwall aus Gips oder Hartsilikon zu betrachten. Für die Startreaktion ist im Drucktopf Wasser von ca. 40 0C notwendig. Eine nähere Beschreibung des Vorgangs erübrigt sich, da das Verfahren allgemein bekannt sein dürfte.
Welche Vorteile hat die Naß-Druck-Polymerisation gegenüber der Polymerisation bei Atmosphärendruck?
- Bessere Verdichtung des Werkstoffes
- Größere Homogenität u. Porenlosigkeit u. Festigkeit
- Hoher Druck erhöht den Siedepunkt des Monomers, dadurch werden Siedeblasen vermieden
- Kontraktionslunker können nicht entstehen
- Wasser dient als Überträger von gleichmäßiger Wärmeenergie auf den Kunststoff
Welche Auswirkung auf die Eigenschaft des Wachses hat ein hoher Anteil an Kolophonium? Warum enthalten Klebewachse einen hohen Anteil an Kolophonium?
Bewirkt Zähigkeit, Sprödigkeit, Klebrigkeit und erhöht den Erweichungspunkt.
Klebewachs muß sehr hart , spröde sein damit gut hält und man einen Bruch gut sieht.
Beschreiben Sie das Expansions- und das Kontraktionsverhalten von Wachsen. Welche Konsequenz für den Umgang mit Wachsen ziehen Sie aus dem Verhalten?
Je höher die Verarbeitungstemperatur des Wachses desto größer die Kontraktion beim Abkühlen. Zur vermeidung von Spannungen Wachse bei möglichst niedriger gleichbleibender Temperatur verarbeiten, zB. Elek.Wachsmesser oder Wachskonstanter
Beschreiben Sie zwei Möglichkeiten, wie Spannungen innerhalb der Wachsmodellation entstehen können. Wie können diese Spannungen vermieden werden?
Bei Plastischer Verformung
Wird Wachs erwärmt sind seine Molkeküle gegeneinander verschieblich. Es entstehen Spannungen.Der ausgleich der Spannungen ist Zeit und Temperatur abhängig.
Bei Formung aus der Schmelze
Das Wachs kann auch durch die Form der modellation an der Kontraktion gehindert werden zB. durch den Zahnstumpf in zirkulärer Richtung. Dadurch können Spannungen entstehen die eine Kontraktion der Krone nach dem Abhaben bewirken kann.
